Los agujeros negros de masa estelar, que están formados por estrellas que se convierten en supernovas, pesan entre unas pocas y unas docenas de veces la masa del Sol. En el centro de las galaxias, sin embargo, hay agujeros negros supermasivos que pesan millones, si no miles de millones, de veces la masa de nuestro Sol. Durante mucho tiempo, los astrónomos creyeron que estos agujeros negros supermasivos crecieron lentamente, pero en los últimos años, las observaciones han demostrado que estos gigantes ya estaban en su lugar y eran enormes mucho antes de que se formaran las primeras estrellas.
Los investigadores que investigan las formaciones de estos objetos han considerado bastantes escenarios. Ahora, un artículo publicado en The Astrophysical Journal Letters combina algunas de esas ideas, sugiriendo que estos agujeros negros primordiales pueden haberse derrumbado a partir de una gran nube de gas que, dada la gravedad y la corta escala de tiempo, no tuvieron tiempo para separarse y girar. Estos son llamados agujeros negros de colapso directo.
Estos agujeros negros comenzaron sus vidas siendo masivos, pero no supermasivos, y poseen aproximadamente decenas de miles y cientos de miles de veces la masa del Sol. Estos objetos nacen hambrientos y rodeados de gas y polvo, su comida favorita. Comienzan a engullir este material a un ritmo excepcional, creciendo rápidamente a proporciones masivas.
El Dr. Shantanu Basu, de la Western University, dijo en un comunicado:
«Los agujeros negros supermasivos solo tuvieron un corto período de tiempo en el que pudieron crecer rápido y luego, en algún momento, debido a toda la radiación en el universo creada por otros agujeros negros y estrellas, su producción se detuvo. Ese es el escenario de colapso directo».
El nuevo estudio proporciona alguna evidencia de observación indirecta de que este escenario es correcto. El equipo construyó una ley matemática de poder para estimar cuántos de estos agujeros negros de colapso directo de cierta masa se formarían. Los investigadores pudieron demostrar que si los agujeros negros continúan creciendo a un ritmo regular después de sus primeros años, entonces su luminosidad debería ser consistente con las observaciones observadas en las poblaciones de los quásares.
Los quásares son galaxias extremadamente activas cuyos procesos de acumulación supermasiva de agujeros negros están superando a todas las demás estrellas. Su descubrimiento tan temprano en la historia del universo ha sido clave en los trabajos de las teorías de formación de agujeros negros masivos. Algunos de estos ya tenían la masa de miles de millones de soles solo 800 millones de años después del Big Bang. La teoría del colapso directo puede explicar cómo surgieron estos objetos.
El estudio científico ha sido publicado en The Astrophysical Journal Letters.